附录高中化学基础知识梳理讲述Word下载.docx
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(如硝酸钾)
例:
将一定浓度的NaNO3和KCl混合溶液加热至沸腾,使溶液浓缩,将有NaCl析出,趁热过滤,即可分离出NaCl晶体,将滤液冷却至室温,可使KNO3晶体析出。
经减压过滤分离出的KNO3粗产品可用重结晶法加以提纯。
A、蒸发皿中的液体不超过容积的2/3。
B、蒸发过程中必须用玻璃棒不断搅拌,防止局部温度过高而使液体飞溅。
C、当大量固体析出时,应停止加热用余热蒸干。
D、不能把热的蒸发皿直接放在实验台上,应垫上石棉网。
四、萃取
利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同,把溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂中,从而进行分离的的方法
充分振荡,适当放气,充分静止,然后分液;
分液时保持漏斗内与大气压一致;
下层溶液下口出,上层溶液上口出。
萃取剂的选择条件:
1、溶质在萃取剂中有较大的溶解度2、萃取剂与溶剂不混溶、不反应
3、溶质不与萃取剂发生任何反应
五、蒸馏
利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同,给液体混合物加热,使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体,从而达到分离提纯的目的。
1、温度计水银球在支管口附近或略低于支管口2、冷凝管中水的流向
3、溶液体积不超过蒸馏烧瓶体积的2/34、投放碎瓷片防暴沸
六、渗析
离子和小分子(H2O)能透过半透膜,但胶体不能。
蒸馏水要不断更换
怎样检验渗析完全:
在最后一次渗出液中加试剂,通过现象来判断。
如淀粉胶体和食盐溶液
的分离,可在最后一次渗出液中加AgNO3,若不出现沉淀,说明渗析完全。
专题一:
物质的分离和提纯
(一)物质的分离和提纯的基本原则
三个原则:
1、不能引入新的的杂质。
分离、提纯后的物质应是纯净物,不能有其他物质混入其中。
2、分离、提纯时不减少被提纯物质的质量。
分离、提纯时所加试剂只与杂质反应。
3、实验操作简单易行。
选择分离、提纯方法应遵循先简单后复杂原则,先考虑物理方法,再考虑化学方法。
(二)物质分离提纯的方法选择的思路
1、固体样品:
加热(灼烧、升华、热分解),溶解,过滤(洗涤沉淀),蒸发,结晶(重结晶),电解精炼
2、液体样品:
分液,萃取,蒸馏
3、胶体样品:
盐析,渗析4、气体样品:
洗气
【必修一】
专题一化学家眼中的物质世界
1、〖P4〗KOH属于碱,CO2、SO2是非金属氧化物。
请写出相关的化学方程式:
、;
、。
2、〖P4〗电解熔融氯化钙可以得到金属钙和氯气,请写出化学方程式:
。
3、〖P6〗1828年,德国化学家维勒通过蒸发(名称)(化学式)水溶液得到了尿素(化学式)。
揭开了人工合成有机物的序幕。
4、〖P7〗单位物质的量的物质所具有的质量,称为该物质的,用符号M表示。
当物质的质量以为单位时,摩尔质量的单位为,在数值上等于该物质的相对原子质量、相对分子质量或式量(狭义)。
5、〖P9〗在固态、液态、气态物质中,微粒的运动方式、微粒之间的距离是不相同的。
不同聚集状态物质的结构与性质表1—3。
6、〖P10〗在温度和压强一定时,物质的体积主要由物质所含、和
决定。
7、〖P11〗晶体和非晶体的特点;
常见晶体、、和;
非晶态物质、。
8、〖P12〗胶体区别于其它分散系的本质特征:
;
熟悉胶体性质的相关实验;
资料卡胶体的性质。
9、〖P12〗常见净水剂某些含铝或含铁的化合物;
(补充)天然水中含有细小悬浮颗粒或胶体颗粒,可以用硫酸铝(化学式)、明矾(化学式)、硫酸亚铁(化学式)、氯化铁(化学式)、碱式氯化铝Al(OH)Cl2等作为
10、混凝剂进行水的净化处理。
混凝剂溶于水后生成的胶体可以吸附水中的悬浮颗粒并使之沉降。
轧钢厂排出的废水主要是含盐酸的酸性废水,一般采用中和法处理;
油类、氰化物、硫化物等可以用氧化还原法除去,空气、臭氧、氯气是常用的氧化剂;
沉淀法是除去废水中重金属离子的主要方法。
例如,加入适量碱控制废水的pH,可将重金属离子以氢氧化物的形式沉淀出来。
11、〖P14〗第2题方程式书写:
。
12、〖P17〗过滤和结晶是分离和提纯混合物的常用方法。
在提纯混有氯化钾的硝酸钾时,;
在提纯混有硝酸钾的氯化钾时,。
13、〖P18〗萃取的概念与原理、操作;
蒸馏原理与操作;
了解层析原理。
14、〖P19〗常见物质检验:
蛋白质纤维检验:
铵盐检验:
氯离子检验:
硫酸根离子检验:
元素分析仪用于检验:
红外光谱仪确定:
原子吸收光谱确定:
15、〖P22〗容量瓶的使用(信息提示)内容记忆;
配制一定物质的量浓度溶液的步骤;
物质的量浓度的应用,例3、问题解决。
〖P25〗第1、2题。
16、〖P26—27〗原子结构模型演变史;
记住代表人物:
道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔、量子论。
17、〖P31—32〗元素、核素和同位素的概念理解和应用;
同位素的应用(拓展视野)。
P33第4题α离子。
专题二从海水中获得的化学物质
1、〖P38—39〗氯碱工业概念与原理;
了解分析阳离子交换膜电解槽的工作原理;
(用惰性电极电解)
电解饱和食盐水原理:
电解硫酸铜溶液原理:
电解氯化氢溶液原理:
电解氯化铜溶液原理:
电解氢氧化钠、硫酸溶液原理:
【拓展】阳离子交换膜法制烧碱
目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。
这一技术在20世纪50年代开始研究,80年代开始工业化生产。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
下图表示的是一个单元槽的示意图。
电解槽的阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层;
阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;
阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。
阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,也就是说只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过。
这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
下图是一台离子交换膜电解槽(包括16个单元槽)。
精制的饱和食盐水进入阳极室;
纯水(加入一定量的NaOH溶液,增强导电性)加入阴极室。
通电时,H2O在阴极表面放电生成H2,Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室,导出的阴极液中含有NaOH;
Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。
电解后的淡盐水从阳极导出,可重新用于配制食盐水。
离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示:
电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有泥沙、Cu2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。
精制食盐水时经常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2等,使杂质成为沉淀过滤除去,然后加入盐酸调节盐水的pH。
例如:
加入Na2CO3溶液以除去Ca2+:
Ca2++CO32-=CaCO3↓;
加入NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+等:
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓。
为了除去SO42-,可以加入BaCl2溶液,然后再加入Na2CO3溶液,以除去过量的Ba2+:
Ba2++SO42-=BaSO4↓;
Ba2++CO32-=BaCO3↓。
这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子,由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀,损坏离子交换膜,因此该盐水还需送入阳离子交换塔,进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2+、Mg2+等。
这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。
离子交换膜法制碱技术,具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点,是氯碱工业发展的方向。
NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料,由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。
阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。
阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。
以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途见下图:
2、〖P40〗氯气的发现和实验室制备原理与装置:
〖拓展〗氯气中混有了少量的氯化氢,用除去;
二氧化碳中混有了少量的氯化氢,用除去;
二氧化碳中混有了少量的二氧化硫,用除去;
二氧化硫中混有了少量的氯化氢,用除去。
3、〖P41—42〗氯气的物理、化学性质:
氯气(Cl2)通常情况下,是一种色、气味的、的气体。
【拓展】在常温下:
1体积的水约能溶解体积的二氧化碳;
1体积的水约能溶解体积的氯气;
1体积的水约能溶解体积的硫化氢;
1体积的水约能溶解体积的二氧化硫;
1体积的水约能溶解体积的氯化氢;
1体积的水约能溶解体积的氨气;
4、常见的易液化的气体有、、三种。
5、〖P41〗红热的铁丝在氯气中燃烧的现象是,化学方程式为;
氢气在氯气中燃烧的现象是;
化学方程式为。
6、〖P41〗工业上生产漂粉精是通过和作用制成,其反应方程式为。
漂粉精能与空气里的二氧化碳和水反应,其反应方程式为,其漂白原理为、
7、〖P42〗氯气与水反应:
次氯酸不稳定;
次氯酸具有很强的性,可用于、、。
是所有氯含氧酸中氧化性最强的。
【拓展】氯水与液氯的成分对比:
含有分子
含有离子
类别
氯水
液氯
8、〖P43〗在通常状况下,二氧化氯(ClO2)是一种气味的、色气体,常温下1升水中约能溶解2.9克的二氧化氯;
它的应用十分广泛,除了用于一般的、
外,还广泛地用于、、、、等方面。
二氧化氯已被世界卫生组织列为A1级高效安全灭菌消毒剂。
9、〖P44〗卤族元素单质的颜色逐渐,熔沸点逐渐。
①溴溶于水是颜色,碘溶于水是颜色,溴溶于CCl4是颜色,碘溶于CCl4是颜色。
②溴是颜色的液体,很容易,应保存。
如果把溴存放在试剂瓶里,需要在瓶中加一些,以减少挥发。
③氟气与氢气在就能剧烈发生化合并发生,生成的氟化氢:
氯气与氢气在就能剧烈发生化合并发生,生成的氯化氢:
溴与氢气在加热到才能发生反应,生成的溴化氢也不如氯化氢稳定。
碘与氢气反应要在条件下才能进行,生成的碘化氢。
其反应方程式为。
④氟与水反应的化学方程式为,氯气与水反应的化学方程式为。
⑤在装有少量淀粉溶液的试管中,滴入几滴碘水,其现象为。
FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液,其现象为。
苯酚溶液中滴入几滴FeCl3溶液,其现象为。
⑥分别向NaCl、NaBr、NaI、Na2CO3、Na3PO4溶液中滴加AgNO3溶液,分别有
现象,再加入足量的稀硝酸,部分沉淀。
⑦卤化银都有感光性,常被用于制作感光材料。
碘化银常具有的重要作用。
干冰也可以。
⑧在居民的食用盐中加入一定量的。
10、〖P46〗阅读物质的氧化性和还原性的强弱;
〖拓展一〗氧化还原反应规律
规律1.根据金属活动性顺序判断
规律2.根据非金属元素活动顺序表比较
〖拓展二〗常见的重要氧化剂、还原剂
氧化剂
还原剂
活泼非金属单质:
X2、O2、S
活泼金属单质:
Na、Mg、Al、Zn、Fe
某些非金属单质:
C、H2、S
高价金属离子:
Fe3+、Sn4+
不活泼金属离子:
Cu2+、Ag+其它:
[Ag(NH3)2]+、新制Cu(OH)2
低价金属离子:
Fe2+、Sn2+
非金属的阴离子及其化合物:
S2-、H2S、I-、HI、NH3、Cl-、HCl、Br-、HBr
含氧化合物:
NO2、N2O5、MnO2、Na2O2、H2O2、HClO、HNO3、浓H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4、王水
低价含氧化合物:
CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、Na2S2O3、NaNO2、
H2C2O4、含-CHO的有机物:
醛、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖、麦芽糖等
既可作氧化剂又可作还原剂的有:
S、SO32-、HSO3-、H2SO3、SO2、NO2-、Fe2+等,及含-CHO的有机物
11、〖P49〗
(1)钠的物理性质:
钠是银白色金属,密度小(0.97g/cm3),熔点低(97℃),硬度小,质软,可用刀切割。
钠通常保存在煤油中。
是电和热的良导体。
(2)钠的化学性质:
从原子结构可知钠是活泼的金属单质。
①钠与非金属单质反应:
与氧气常温:
,加热:
与氯气:
、与硫磺:
②钠与水反应:
实验现象:
钠浮在水面上,熔成小球,在水面上游动,有哧哧的声音,最后消失,在反应后的溶液中滴加酚酞,溶液变红。
注意:
钠在空气中的变化:
银白色的钠
变暗(生成了氧化钠)
变白(生成氢氧化钠)
潮解
变成白色固体(生成碳酸钠)。
③钠与酸反应:
如,Na放入稀盐酸中,是先与酸反应,酸不足再与水反应。
因此Na放入到酸中Na是不可能过量的。
同时Na与H2的物质的量比始终是2:
1。
当然反应要比钠与水的反应剧烈多。
④钠与盐的溶液反应:
钠不能置换出溶液中的金属,钠是直接与水反应。
反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。
如钠投入到硫酸铜溶液的反应式:
⑤钠与氢气的反应:
NaH是强的还原剂。
(3)工业制钠:
电解熔融的NaCl:
(4)钠的用途:
①在熔融的条件下钠可以制取一些金属,如钛、钽、铌、锆等;
②钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂;
③钠蒸气可作高压钠灯,发出黄光,射程远,透雾能力强。
12、〖P49〗电解氯化钠制取金属钠原理:
阳极材料:
,电极反应方程式:
阴极材料:
在电解容器中要防止。
13、〖P50—51〗
(1)氧化钠和过氧化钠
①Na2O:
白色固体,是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性:
,,
加热时,。
②Na2O2:
淡黄色固体是复杂氧化物,易与水和二氧化碳反应。
,(作供氧剂)。
因此Na2O2常做生氧剂,同时,Na2O2还具有强氧化性,有漂白作用。
如实验:
Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞,变红后又褪色,实验研究表明是有:
,反应发生。
因为H2O2也具有漂白作用。
当然过氧化钠也可以直接漂白的。
性质
Na2CO3(Na2CO3·
10H2O)
NaHCO3
性质比较
俗称
纯碱或苏打
小苏打
NaHCO3的颗粒比Na2CO3小
水溶性
易溶于水
S(Na2CO3)>
S(NaHCO3)
溶液酸碱性
显碱性
同浓度Na2CO3的pH大于NaHCO3的pH
热稳定性
稳定
受热分解生成Na2CO3、H2O、CO2
NaHCO3的热稳定性比Na2CO3差,用于除杂质。
与酸反应
能与强酸反应
等物质的量时Na2CO3耗酸量大于NaHCO3
溶液中相互转化
Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3
除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液,而不用Na2CO3溶液
用途
用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中。
发酵粉的主要成分之一;
制胃酸过多等。
(2)碳酸钠和碳酸氢钠
注意几个实验的问题:
①向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。
②Na2CO3溶液与稀HCl的反应①向Na2CO3溶液中滴加稀HCl,先无气体,后有气体,如果n(HCl)小于n(Na2CO3)时反应无气体放出。
发生的反应:
先发生ⅰ、,后发生ⅱ、。
③向稀HCl中滴加Na2CO3溶液,先有气体,反应是:
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2.
如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应,采用①方法放出CO2是0.4mol;
采用方法放出CO2为1.2mol。
希望同学们在解题时要留意。
(3)Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别:
取两种试液少量,分别滴加CaCl2或BaCl2溶液,有白色沉淀的原取溶液为Na2CO3,另一无明显现象的原取溶液为NaHCO3。
14、〖P52〗侯氏制碱法
反应原理:
在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过滤,在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。
NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用,提高原料的利用率。
【拓展】索尔维制碱法(氨碱法)
它是比利时工程师索尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。
他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:
NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl。
将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。
优点:
原料(食盐和石灰石)便宜;
产品纯碱的纯度高;
副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;
制造步骤简单,适合于大规模生产。
缺点:
首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。
联合制碱法(又称侯氏制碱法)
它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)于1943年创立的。
是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。
原料是食盐、氨和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
C+H2O=CO+H2
CO+H2O=CO2+H2
联合制碱法包括两个过程:
第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。
第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。
由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小,而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。
所以在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。
此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液,已基本上被氯化钠饱和,可回收循环使用。
与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。
另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵。
将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;
将碱厂的无用的成分氯离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵。
从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性。
15、〖P55〗镁的提取及应用
海水中含有大量的MgCl2,因此,工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.
流程:
煅烧贝壳制生石灰→海水中加入CaO或Ca(OH)2→Mg(OH)2沉淀、过滤、洗涤沉淀,用稀HCl溶解→MgCl2溶液,蒸发结晶→MgCl2·
6H2O晶体,在HCl气体环境中加热→MgCl2固体,电解熔融的MgCl2→Mg+Cl2。
主要反应:
,,,
,。
【拓展】镁的用途:
镁主要是广泛用于制造合金。
制造的合金硬度和强度都较大。
因此镁合金被大量用火箭、导弹、飞机等制造业中。
镁与二氧化碳的置换反应:
镁与氮气的化合反应:
MgO:
白色固体,熔点高(2800℃),是优质的耐高温材料(耐火材料)。
是碱性氧化物。
MgO+H2O==Mg(OH)2,MgO+2HCl==MgCl2+H2O。
16、〖P56〗练习与实践,第3、5、7、8、9题。
17、〖P59—60〗本专题作业,第1、2、3、4、5、6、7、10题。
专题三从矿物到基础材料
1、〖P62〗从铝土矿中提取铝:
铝是地壳中含量最多的金属元素,自然界中主要是以氧化铝的形式存在。
工业生产的流程:
铝土矿(主要成分是氧化铝)→用氢氧化钠溶解过滤→向滤液中通入二氧化碳酸化,过滤→氢氧化铝→氧化铝→铝。
,,,
2、〖P63〗电解法制铝:
1886年美国化学家霍尔在氧化铝中添加了(),使氧化铝降
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